Sustratos neurales de la fluencia y alternancia en sujetos con diabetes mellitus tipo 1 (DM-1) a partir de respuesta BOLD de Resonancia Magnética funcional

Abstract

La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad crónica originada por una deficiente o nula producción de insulina por el páncreas, cuyo efecto principal ante descontrol es la presencia de hipo o hiperglucemia, las cuales pueden provocar daños en varios órganos y sistemas, entre ellos en sistema nervioso central. Específicamente la DM tipo 1, que es la que se origina en la infancia representa un menor porcentaje en comparación de la tipo 2, sin embargo corresponde a un problema de salud pública puesto que es la principal enfermedad crónica padecida en menores de 18 años. Al ser su inicio en etapas tempranas este descontrol de la glucosa podría impactar desde el neurodesarrollo, irrumpiendo así en un momento crítico para la adquisición de capacidades cognitivas y aún en ausencia de un deterioro cognitivo clínicamente demostrable podría causar diferencias en el desempeño de dichas capacidades. A la vista de lo anterior, nuestro objetivo fue determinar si existían diferencias en la actividad cerebral a través de la señal BOLD de Resonancia Magnética funcional (RMf) en sujetos diagnosticados de DM tipo 1. Particularmente en dos tareas de funcionamiento ejecutivo: fluencia verbal y alternancia (switching task) las cuales están relacionadas con regulación de regiones prefrontales. La muestra final estuvo formada por 15 pacientes con DM-1 y 15 sujetos controles, pareados por género, edad y escolaridad, 9 hombres (60%) y 5 mujeres (40%) con una media de edad de 20.80 y 20.03 años respectivamente. En cuanto al rendimiento cognitivo y de inteligencia, no se encontraron diferencias entre ambos grupos. De igual forma y tal como se esperaba no hubo diferencias en el rendimiento conductual de las tareas experimentales dentro del resonador. Pero por otro lado tal como se esperaba se encontraron diferencias en el patrón de respuesta BOLD ya que en ambas tareas de interés (fluencia verbal y alternancia) apreciamos que los resultados son concordantes con la literatura, observando en el análisis intragrupo activaciones en zona prefrontales específicamente dorsolaterales, de giro frontal inferior y de parietal inferior, en donde los pacientes muestran más activaciones. Observamos en ambos grupos que existen activaciones de distintas regiones de cerebelo en todas las tareas experimentales incluyendo las tareas control, tal posiblemente como habituación a la tarea, o bien demostrando la participación del cerebelo en el funcionamiento ejecutivo. En conclusión los pacientes requieren más áreas cerebrales o bien otras vías para resolver igual de eficiente una tarea de alta demanda cognitiva que un grupo sin patología, posiblemente como mecanismo de adaptación funcional.

Abstract: Diabetes mellitus (DM) is a chronic disease caused by poor or no production of insulin by the pancreas, whose main effect is to uncontrolled hypo- or hyperglycemia, which can cause damage to various organs and systems, including in central nervous system. Specifically, the DM type 1, which is what originates in childhood represents a lower percentage compared to type 2, but corresponds to a public health problem because it is the main chronic disease suffered at age 18. When it began in early this lack of glucose could impact on neurodevelopment, and breaking into a critical time for the acquisition of cognitive skills and even in the absence of a cognitive clinically demonstrable deterioration could cause differences in the cognitive performance. Our objective was to determine differences in the metabolic response through the BOLD signal in functional magnetic resonance imaging (fMRI), in type 1 diabetes patients, particularly on two tasks of executive functioning: verbal fluency and switching associated of prefrontal regions. The final sample consisted of 15 patients with type 1 DM and 15 control subjects matched for gender, age and education, 9 men (60%) and 5 women (40%) with a mean age around 21 years. We don’t observe differences between the two groups in cognitive performance or intelligence. Similarly, and as expected, there was no difference in the performance of experimental behavioral tasks in direct response of fMRI. Otherwise as expected differences in the pattern of BOLD response were found because in both tasks of interest (verbal fluency and switching) our data are consistent with the literature, observed in intragroup analysis activations in prefrontal area specifically dorsolateral cortex, inferior frontal gyrus and inferior parietal girus in both grups, with a larger number of clusters in BOLD signal in the patients. Observed in both groups there activations from different regions of the cerebellum in all experimental tasks including control tasks, possibly such as habituation to the task, or demonstrating the role of the cerebellum in executive functioning. In conclusion, patients require more brain areas or networks to solve a task as efficient high cognitive demand that a group without pathology, possibly as a mechanism of functional adaptation.